隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重要意義與地質(zhì)雷達(dá)法應(yīng)用分析

重要意義

目前我國仍處在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展過程中，對于交通和其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)需求很大，尤其是在中西部山區(qū)，在建和擬建隧道數(shù)量眾多。很多隧道不僅很長，埋深也很大，在修建和運(yùn)營過程中巖爆、塌方、斷層等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅著施工安全和人員安全，所以進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是必不可少的環(huán)節(jié)。

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隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是指利用鉆探和現(xiàn)代物探等，探測隧道、隧洞、地下廠房等地下工程的巖土體開挖面前方的地質(zhì)情況，力圖在施工前掌握前方的巖土體結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、狀態(tài)，以及地下水、瓦斯等的賦存情況、地應(yīng)力情況等地質(zhì)信息的一種手段。

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通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，可以更多的掌握和反饋掌子面前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)條件，為進(jìn)一步的施工提供指導(dǎo)，可以為各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生提供預(yù)警。做好隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，預(yù)測前方不良地質(zhì)以及隱伏的重大地質(zhì)問題，以便采取積極措施，降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率，避免施工及運(yùn)營過程中發(fā)生涌水、瓦斯突出、巖爆、大變形等地質(zhì)災(zāi)害。

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總之，隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)可以為調(diào)整和優(yōu)化隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、優(yōu)化隧道施工組織、制定施工安全應(yīng)急預(yù)案提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)隧道工程安全、質(zhì)量、工期、環(huán)境和投資控制目標(biāo)，將直接或間接地創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法是目前最主要的物理勘測方法，其實(shí)質(zhì)是利用不同介質(zhì)界面的電磁特性差異而反射產(chǎn)生的電磁波探查各種介質(zhì)從而進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，并通過數(shù)據(jù)反演，找出不良的地質(zhì)體。

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其主要工作方法是首先通過地質(zhì)雷達(dá)自身攜帶的寬帶天線向需要探測的目的介質(zhì)發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波，此電磁波經(jīng)過不同介質(zhì)層位或目的體反射后返回為接收天線所接收。

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由于電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場強(qiáng)度與波形將隨所通過介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)的變化而變化，因此可以根據(jù)電磁波的物理特性如時(shí)間、振幅、波形等，確定不良地質(zhì)體的規(guī)模、性質(zhì)等參數(shù)。當(dāng)掌子面前方為完整巖體時(shí)，電磁波的波形較均勻、完整，當(dāng)出現(xiàn)不良地質(zhì)體時(shí)，大多出現(xiàn)能量團(tuán)分布不均勻，波形雜亂等特點(diǎn)。

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此方法一般用來探測掌子面前方10——30m隧道周圍的地質(zhì)狀況。其優(yōu)點(diǎn)是耗時(shí)短、現(xiàn)場操作簡便，分辨率高，能反映圍巖內(nèi)部特征，尤其對含水帶、破碎帶有較好的識別效果。

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工程應(yīng)用

1.工程概況

某在建隧道全長超1800米，進(jìn)出口與村道相通，測區(qū)屬溶蝕峰叢洼地、槽谷地貌，洞身地段多為峰叢、洼地，地形起伏較大，局部為陡崖。測區(qū)內(nèi)沉降建造復(fù)雜多變，褶皺斷裂非常發(fā)育，水的賦存方式主要為地表水、孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水。

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2.現(xiàn)場測線布置

現(xiàn)場測線要充分考慮技術(shù)條件與現(xiàn)場實(shí)際，確保布置方式能夠滿足檢測需求。根據(jù)現(xiàn)場掌子面的具體情況和隧道地質(zhì)復(fù)雜程度，方案布設(shè)2條測線，具體測線布置圖如下：

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3.探測結(jié)果

通過現(xiàn)場檢測獲得的電磁波形圖可知，掌子面前方2～25m范圍內(nèi)圍巖整體上節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石較破碎，極可能存在軟弱夾層，波形圖反映情況來看，可能存在碎裂帶，局部可能存在溶洞。掌子面前方25～30m范圍內(nèi)圍巖整體上破碎，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育，可能存在破碎帶、軟弱夾層，局部可能存在溶洞。

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綜合運(yùn)用

隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)以地質(zhì)分析為基礎(chǔ)，運(yùn)用地質(zhì)調(diào)查與物探相結(jié)合、長短探測相結(jié)合、洞內(nèi)與洞外相結(jié)合、物探與鉆探相結(jié)合、超前導(dǎo)洞與主洞探測相結(jié)合、地質(zhì)構(gòu)造探測與水文探測相結(jié)合的綜合預(yù)報(bào)方法，并相互驗(yàn)證。